12月(yue)7日，搭載問(wen)天實驗艙(cang)的長征五(wǔ)号B遙三運(yùn)載火箭組(zǔ)合體，在中(zhong)國文昌航(hang)天發射場(chang)點火起飛(fei)。問天實驗(yàn)艙發射任(ren)務是中國(guo)空間站進(jìn)入建造階(jiē)段後的第(dì)三次發射(she)。
問天實驗(yan)艙發射後(hou)，将與中國(guó)空間站進(jìn)行對接，這(zhè)也是空間(jian)站首次在(zai)有航天員(yuán)的狀态下(xià)迎接航天(tiān)器來訪。
值(zhi)得注意的(de)是，長征五(wǔ)号B運載火(huǒ)箭是我國(guó)首次進行(hang)大推力火(huǒ)箭“零窗口(kǒu)”發射，發射(she)時間誤差(cha)将控制在(zai)一秒以内(nei)。
除此之外(wài)，長征五号(hào)B運載火箭(jian)執行此次(cì)發射任務(wu)，是我國迄(qì)今為止發(fa)射的重載(zai)荷。作為我(wo)國目前近(jìn)地軌道運(yùn)📞載能📞力大(da)的新🏃♀️一代(dài)運載火箭(jian)，其擁有長(zhǎng)達20.5米的國(guó)内大整流(liú)罩，近地軌(guǐ)道運載能(néng)力達到25噸(dūn)級。
圖片來(lái)源：央視新(xīn)聞
航天員(yuan)在軌迎接(jie)航天器未(wèi)來也是中(zhōng)國空間站(zhàn)的常态。中(zhōng)國🥰空💋間站(zhan)之後将實(shi)現航天員(yuan)乘組在軌(gui)輪換，這🏃♂️意(yì)味着航💃🏻天(tian)員需要在(zai)軌迎接天(tian)舟貨運飛(fei)船🐉、神舟載(zai)人飛船❤️等(děng)航天器的(de)到來。神舟(zhou)十四号航(háng)天🚩員此次(ci)在軌迎接(jie)問🔴天實驗(yàn)艙，将為後(hòu)續任務提(ti)供經驗參(cān)考，特别是(shi)計劃明年(nián)發射的巡(xún)天望遠鏡(jìng)，也需要定(ding)期停靠到(dao)空間站，由(yóu)航🍓天員進(jin)行維護。
問(wen)天實驗艙(cāng)抵達後，中(zhōng)國空間站(zhan)的規模将(jiang)進一步增(zēng)大。航天員(yuan)會開啟艙(cang)内的生命(mìng)維持系統(tong)，組裝好🔱科(ke)學實驗櫃(guì)逐步開展(zhan)空間實驗(yàn)，而新的太(tai)空授課進(jin)程也會随(suí)着實驗開(kai)展在問👌天(tiān)艙進行。
回(huí)首中國航(hang)天事業從(cóng)無到有、從(cóng)小到大，已(yi)經走過整(zheng)🈲整六十👄五(wǔ)✉️個年頭。
六(liu)十五年來(lai)的重大事(shi)件，若隻是(shì)簡單将其(qi)縮影，它可(kě)以隻是一(yī)段文字亦(yi)或者一張(zhāng)圖片，但航(hang)天人勇攀(pān)天地之梯(ti)的接力，如(rú)同🍉聖火傳(chuán)遞，在一代(dài)一代的傳(chuán)承着，材料(liào)人🐕亦是其(qí)中重要的(de)一環。
縱觀(guan)航空航天(tian)技術發展(zhan)史，屢見新(xin)材料應用(yòng)或技術突(tū)破帶來的(de)重大進步(bù)。借神州十(shi)三号飛天(tiān)之際🐉，新材(cái)料在線®為(wéi)大家總結(jié)了航空航(hang)天發動機(jī)用材料、近(jin)10餘年與新(xin)材料緊密(mì)相關的航(háng)空航天技(ji)術突破、我(wǒ)國材料🥵人(rén)為㊙️航空航(hang)天國之重(zhòng)器書寫過(guo)的精彩篇(piān)章。
01-揭秘航(háng)空航天發(fa)動機用材(cái)料
在航空(kōng)航天領域(yù)，發動機是(shì)重點，也是(shi)工業基礎(chǔ)和技術水(shui)平的♈體現(xiàn)。
合金
1、鋁合(hé)金
鋁合金(jin)具有比模(mó)量與比強(qiáng)度高、耐腐(fǔ)蝕性能好(hao)、加工性能(neng)好♊、成本低(dī)廉等突出(chū)優點，因此(ci)被認為是(shi)航空航天(tian)工業中😍用(yòng)量起着至(zhì)關重要的(de)作用。
主要(yào)應用位置(zhì)：發動機艙(cāng)、艙體結構(gou)、承載壁闆(pǎn)、梁、儀器安(an)🌈裝🔞框架、燃(ran)料儲箱等(děng)。
2、钛合金
與(yǔ)鋁、鎂、鋼等(deng)金屬材料(liao)相比，钛合(hé)金具有比(bi)強度很高(gāo)、抗腐❓蝕性(xing)能良好、抗(kang)疲勞性能(néng)良好、熱導(dǎo)率和線膨(péng)脹系數小(xiao)等優點，可(ke)以在350~450℃以下(xià)長期使用(yong)，低溫可使(shǐ)用到-196℃。
超(chao)高強度鋼(gang)具有很高(gao)的抗拉強(qiang)度和足夠(gòu)的韌性，并(bìng)💛且有良好(hǎo)的焊接性(xing)和成形性(xìng)。
主要應用(yong)位置：航天(tian)發動機殼(ke)體、發動機(ji)噴管、軸承(chéng)和傳動齒(chǐ)輪。
4、鎂合金(jīn)
主要(yào)應用位置(zhi)：航天發動(dòng)機機匣、齒(chi)輪箱等。
複(fu)合材料
航(hang)空發動機(jī)的發展之(zhi)快，尤其是(shì)越來越嚴(yan)苛的溫度(dù)❄️和重量要(yào)求，漸進提(tí)高的傳統(tong)材料已然(ran)不能滿足(zu)，轉而呼喚(huàn)材料科學(xue)開🔅辟新的(de)體系，那就(jiu)是複合材(cái)料。根據複(fu)合材料各(gè)🈲自的特✉️點(dian)，可用于發(fa)動機不同(tong)的零部👨❤️👨件(jian)上。
1、碳碳複(fu)合材料
C/C基(jī)複合材料(liào)，即碳纖維(wei)增強碳基(jī)本複合材(cai)料，它把碳(tan)🐪的難熔⚽性(xing)與碳纖維(wéi)的高強度(dù)及高剛性(xìng)結合于一(yī)體，使其呈(cheng)現出非脆(cui)性破壞。由(yóu)于它具有(you)重量輕、高(gāo)強度，優越(yue)的熱穩定(dìng)性和極好(hǎo)的熱傳導(dǎo)性，是當今(jin)理想的耐(nài)高溫材料(liao)，特别是在(zai) 1000-1300℃的高溫環(huán)境下，它的(de)強度不僅(jǐn)沒有下降(jiang)，反而有所(suo)提高。是近(jin)年來受重(zhong)視的一種(zhong)💚更🔅耐高溫(wēn)的新材料(liao)。顯著的優(yōu)點是耐高(gāo)溫（大約2200℃）和(he)低密度，可(ke)使發動機(jī)大✊幅度減(jian)重，以提高(gao)推重比。
主(zhu)要應用位(wèi)置：碳碳複(fu)合材料如(ru)果能夠解(jiě)決表面‼️以(yi)及界面在(zai)中溫時的(de)氧化問題(tí)，并能在制(zhi)備時提高(gao)緻密化速(su)度♍，并降低(dī)成本，則有(you)望在航空(kong)發動機✍️中(zhong)得到大量(liang)的☎️實際應(ying)✊用。
目前已(yi)有部分應(yīng)用，例如美(měi)國的F119發動(dòng)機上的加(jia)力燃燒室(shì)的尾噴管(guan)，F100發動機的(de)噴嘴及燃(rán)燒室噴管(guan)，F120驗證機🥰燃(ran)燒🔞室的部(bu)分零件已(yǐ)采用C/C基複(fu)合材料制(zhi)造。法國的(de)M88-2發動機，幻(huan)影2000型發動(dong)機的加力(li)燃燒室噴(pēn)油杆、隔熱(re)屏、噴管等(deng)也都采用(yong)了C/C基複合(he)材料。
2、陶瓷(ci)基複合材(cái)料
CMC材料具有(you)耐溫高、密(mi)度低、類似(sì)金屬的斷(duan)裂行為、對(dui)💁裂紋不敏(min)感、不發生(sheng)災難性損(sǔn)毀等優異(yì)性能，有望(wàng)取代㊙️高溫(wen)合金滿足(zu)熱端部件(jian)在更高溫(wen)度環境下(xià)的使用，不(bu)僅有利于(yú)大幅減重(zhong)，而且還可(kě)以節約甚(shèn)至無須冷(lěng)氣，從而提(tí)高總壓比(bi)，實現在高(gāo)溫合金耐(nài)溫基礎上(shàng)進一步提(ti)升工✏️作溫(wen)度400～500℃，結構減(jiǎn)重50%～70%，成為航(háng)🎯空發動機(jī)升級換代(dai)的關鍵熱(rè)結構用材(cai)。
主要應用(yòng)位置：短期(qī)目标為尾(wěi)噴管、火焰(yan)穩定器、渦(wo)🈲輪罩環等(deng)；中期目标(biao)是應用在(zai)低壓渦輪(lún)葉片、燃燒(shao)室、内錐體(ti)等；遠期目(mu)标鎖定在(zài)高壓渦輪(lun)葉片、高壓(yā)壓氣機🆚和(he)導向葉片(pian)等應用。
3、樹(shu)脂基複合(he)材料
主(zhu)要應用位(wèi)置：航空發(fā)動機冷端(duan)部件(風扇(shan)機匣、壓♌氣(qi)機葉片、進(jìn)氣機匣等(deng))和發動機(ji)短艙、反推(tuī)力裝置等(deng)部件上得(dé)到廣泛💔應(yīng)用。
4、金屬基(jī)複合材料(liào)
金屬基複(fú)合材料主(zhu)要是指以(yǐ)Al、Mg等輕金屬(shǔ)為基體的(de)複合材料(liào)。在航空和(he)宇航方面(miàn)主要用它(ta)來代替輕(qīng)但有毒的(de)铍。這♍類材(cái)🧑🏽🤝🧑🏻料具有優(you)良的橫向(xiang)性能、低消(xiao)耗和優良(liang)的可🔞加工(gong)性💃🏻,已成為(wei)在許多應(yīng)用領域具(jù)商業吸引(yin)力的材料(liào)☁️,并且在國(guo)外已實現(xiàn)商品化。
主(zhu)要應用位(wèi)置：适合用(yong)作發動機(ji)的中溫段(duàn)部件。
02-“料要(yao)成材，材要(yào)成器，器要(yao)好用”
在過(guo)去的10餘年(nian)間，航空航(háng)天技術取(qǔ)得了長足(zu)的進🎯步，新(xīn)技術㊙️總是(shì)不斷湧現(xiàn)，其中屢屢(lü)出現新材(cái)料的身影(yǐng)。
盡管增(zēng)材制造不(bú)是十年來(lai)的新事物(wù)，但在過去(qù)的十年中(zhong)，增✊材制造(zao)應用領域(yù)迅速上升(sheng)。增材制造(zao)通⛷️過形成(chéng)成百上千(qiān)個層來“印(yìn)刷”三維零(líng)件，從而完(wan)成了航空(kōng)🐇航天零部(bù)件的制造(zao)。
在2000年代，增(zēng)材制造是(shi)一種新穎(ying)的技術。但(dan)是，随着技(jì)術的進步(bù)，增材制造(zào)現已用于(yu)使用包括(kuo)金屬和聚(ju)合物😄在内(nèi)的多🔞種材(cái)💰料來制造(zao)航空航天(tian)零部件。增(zeng)材制造使(shi)工程師和(he)航空航天(tian)制造商可(ke)以創建極(ji)其複雜的(de)零件，而這(zhe)些零件可(kě)💯能無法通(tōng)過傳統的(de)💰減法方法(fǎ)來制造。使(shi)用增材制(zhì)造工藝♍制(zhì)造的這些(xiē)♻️複雜零件(jiàn)可⛷️以減輕(qīng)重量，提高(gāo)性能并提(ti)高發動機(ji)的燃油效(xiao)率。
焦點二(èr)：碳纖維、石(shí)墨烯等新(xin)材料大量(liang)應用
在過(guò)去的十年(nián)中，航空航(háng)天業采用(yòng)了幾種新(xīn)材料，這些(xie)新材料正(zheng)在改變航(háng)空航天船(chuan)的設計方(fāng)式。在⁉️過去(qu)的幾年中(zhōng)，航空研究(jiu)人員和制(zhi)造商越來(lai)越多地朝(cháo)着✔️複合材(cái)料的方❄️向(xiang)發展。
波音(yin)公司發布(bu)了787 Dreamliner飛機，徹(che)底改變了(le)商用飛機(ji)。該飛機的(de)機體✍️由大(dà)約50％的碳纖(xian)維和其他(tā)複合材料(liào)組成。像787 Dreamliner所(suo)使用🧑🏽🤝🧑🏻的複(fú)合材料，以(yǐ)及在其他(ta)飛機制造(zào)商和模型(xing)中使用的(de)複合材料(liao)在某些情(qíng)況下，與由(you)不鏽鋼、鋁(lü)和钛制成(chéng)的傳統部(bù)件相比，具(ju)有更🏃♀️大的(de)優勢㊙️。這些(xiē)優點包括(kuò)減輕重量(liang)、改善的耐(nài)腐蝕性和(hé)在某🔞些情(qíng)況下改善(shàn)💋的機械性(xìng)能。
航空航(hang)天材料領(lǐng)域的另一(yī)個令人振(zhèn)奮的新發(fa)展🈚是使用(yong)石墨烯等(děng)納米材料(liao)。石墨烯是(shì)一種極薄(báo)的材料，可(kě)用作其他(tā)材料的塗(tú)層，具有出(chu)色的耐腐(fǔ)蝕性和導(dǎo)🐉電性。石墨(mò)烯在航空(kong)航天工業(yè)中的潛在(zai)應用包括(kuo)可大大改(gǎi)善電氣設(she)備使用壽(shòu)命的電氣(qì)部件塗料(liào)和可用于(yu)通過電傳(chuan)輸快速為(wéi)飛機和其(qi)他航空航(háng)天器除冰(bīng)的翼型塗(tu)料。
03-“了不起(qi)的航天人(ren)，了不起的(de)材料人”
72年(nian)來，中國航(hang)天事業一(yī)次次突破(pò)技術難關(guan)，每一次🌈關(guān)🐅鍵技術🈲的(de)🧑🏾🤝🧑🏼突破都承(chéng)載着國人(ren)的夢想，凝(ning)聚着中㊙️國(guó)智😄慧，也彰(zhang)顯出中國(guó)制造和新(xīn)材料不斷(duan)增強的實(shi)力。
2025年12月，中國(guo)顆人造地(di)球衛星“東(dong)方紅一号(hao)”在酒泉衛(wèi)星發射⛷️中(zhong)心✌️成功發(fā)射，由此開(kāi)創了中國(guo)航天史的(de)♊新紀元，北(běi)🔞京科🧑🏾🤝🧑🏼技大(dà)學為其殼(ke)體用低合(hé)金超高強(qiang)度鋼的成(chéng)功研制發(fā)揮了重要(yao)⭐作用。
我國艘(sou)載人飛船(chuán)發射
2025年12月(yuè)，我國艘載(zǎi)人飛船神(shén)州五号成(cheng)功發射。天(tian)馬新材的(de)電子陶瓷(ci)基闆用氧(yǎng)化鋁，成功(gōng)應用在發(fa)射器的芯(xīn)片上，與位(wei)♉航天員楊(yáng)利偉一起(qi)飛入太空(kong)。
北鬥三号(hao)系統正式(shi)開通
2025年12月(yue)，北鬥三号(hao)全球衛星(xīng)導航系統(tong)正式開通(tong)，我國成為(wei)世界上第(dì)三個獨立(li)擁有全球(qiú)衛星導航(háng)系統的國(guo)家。佳利電(dian)子基于微(wēi)波陶瓷技(ji)術，開發了(le)北鬥衛星(xīng)接收天線(xiàn)。
（圖片來源(yuan)：央視新聞(wen)）
2025年12月，中(zhōng)國首輛火(huǒ)星車“祝融(rong)号”從“天問(wen)一号”飛船(chuán)中分離并(bìng)下降，成功(gōng)降落到火(huo)星地面。西(xi)安交通大(dà)學研制出(chū)的新型鎂(měi)锂合金👅用(yong)于其中。作(zuò)為目前世(shi)界上輕的(de)😘金屬結構(gou)材料，它幫(bang)助實現了(le)探測器的(de)輕✊量化，為(wéi)“祝融号”長(zhǎng)期工作及(jí)着陸保駕(jia)護航。
（圖片(pian)來源：中國(guó)航天科技(jì)集團公衆(zhong)号）
航空航(háng)天事業正(zheng)在不斷發(fa)展，中國新(xin)材料砥砺(li)奮🈲進，支撐(cheng)着中國制(zhì)造崛起，寫(xie)下一段段(duàn)令人熱血(xue)澎湃的故(gu)事。曆史證(zheng)明，成功不(bu)是一夜之(zhi)間的，材料(liao)人對航空(kōng)航天材料(liào)不斷探索(suǒ)的決心絕(jue)🌂不停止！
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